CN108115950A - 一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，具体步骤如下：步骤一、玻纤定位；步骤二、智能配胶；步骤三、在线混合；步骤四、注射；步骤五、固化；步骤六、切割。本发明所用的双组份环氧注胶系统不同于其它胶体输送设备，整个配胶、搅拌混合、注胶过程全自动，无需人工操作，既可实现混合器内的对撞混合，保证原料混合效果，又可确保压力输出平稳，计量准确，根本上保障了产品质量，同时也具有吐出量和比例精确可调，工作稳定可靠，适用于连续生产的特点，制得的环氧绝缘芯棒产品中微气泡含量极少，机电性能优良。

Description

一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺
技术领域
本发明涉及绝缘芯棒领域，具体涉及一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺。
背景技术
目前国内环氧绝缘芯棒拉挤工艺有两种：a、浸胶拉挤工艺；b、注射拉挤工艺。但这两种工艺采用的都是人工配胶，人工搅拌（或用搅拌机动态搅拌）混合的方法。这种方法存在的天然弊病有①人工配胶的配比精度低、人为误差大，影响产品性能；②人工配胶和搅拌均在敞开环境下进行，并未严格与空气隔绝，导致固化剂（酸酐类固化剂）中的酐基极易吸附空气中的潮气而开环失效，进而影响产品性能。
因此，研发一种配比精确、稳定可靠、适用于连续生产的全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，对提高环氧绝缘芯棒的性能十分重要。
发明内容
鉴于现有的环氧绝缘芯棒拉挤工艺运行管理难度大、生产效率低的不足，本发明提供一种工艺简单、效率高的新型全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，具体技术方案如下：
一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，具体步骤如下：
步骤一、玻纤定位：玻璃纤维通过导纱器定位和预成型后，进入连续树脂传递模塑模具中；
步骤二、智能配胶：环氧树脂和固化剂由供料泵装入双组份环氧树脂注胶系统的A、B储料罐内，储料罐分别带有搅拌和吸潮装置，保证原料的储放安全，将计算所得的环氧树脂和固化剂最佳配比比例输入双组份环氧树脂注胶系统中，系统中数字控制的计量泵会根据设置好的压力、流量和比例将原料经过输料管连续地注入到注射混合器中；
步骤三、在线混合：树脂原料的温度可由控制器设定，经过加热或者冷却，达到理想的反应条件，然后经过对撞混合和静态搅拌两次混合，使双组分原料充分混合在一起，注入注胶盒；
步骤四、注射：在连续树脂传递模塑模具的模具注胶仓中以稳定的高压和流量注入专用树脂及固化剂的混合物，使得玻璃纤维在连续树脂传递模塑模具中充分浸透和排除气泡；
步骤五、固化：注入专用树脂的高压为3-5 MPa，流量为40-60 g/min，在连续树脂传递模塑模具内树脂体系受热发生交联反应，黏度降低，黏滞阻力增加，并开始凝胶，进入凝胶区，逐渐变硬、收缩，并与模具脱离；树脂与纤维一起以相同的速度均匀向前移动，在固化区受热继续固化，并保证出模时达到规定的固化度，经固化后制成玻璃纤维增强环氧绝缘芯棒；
步骤六、切割：固化后的环氧绝缘芯棒输送至切割机，切断成所需长度的芯棒产品。
进一步地，步骤二中环氧树脂和固化剂最佳配比比例的计算方法为根据每批次购买的环氧树脂和固化剂的环氧当量及酸酐当量计算出环氧树脂和固化剂的最优配比方案：w（酸酐）%=c×酸酐当量/环氧当量×100，其中c为修正系数，需求不同时采用不同的树脂（c=0.85，一般酸酐；c=0.6，使用含氯酸酐或使用辛酸锡等有机金属盐；c=0.8，使用叔胺和M（BF4）盐时；c=1，使用叔胺作促进剂）。
进一步地，步骤三中在线混合就是双组份树脂原料的输送和计量全部通过两套数字驱动控制的树脂计量泵实现。
进一步地，步骤三中所述对撞混合为在A、B输料管道中间分别安装一个高压计量泵（可达100 kg压力），两个高压计量泵以100 kg的压力向注射混合器中输入胶液，两种胶液在高压状态下对撞进行第一次的对撞混合。
进一步地，步骤三中所述静态搅拌所用的静态混合器是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的。
进一步地，步骤五中固化采用分阶段固化，分为预热区、胶凝区和固化区；温度通常大于胶液放热峰的峰值，并使温度、凝胶时间和牵引速度相匹配，预热区温度应较低，温度分布的控制应使固化放热峰出现在模具中部靠后，脱离点控制在模具中部，三段的温差控制在20～30℃。
进一步地，步骤六中所述的输送是在固化加热装置与切割机之间设置的牵引机的牵引下动态连续进行。
本发明提供的一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，与现有技术相比具有以下有益效果：
1. 本发明所用的双组份环氧注胶系统不同于其它胶体输送设备，整个配胶、搅拌混合、注胶过程全自动，无需人工操作，既可实现混合器内的对撞混合，保证原料混合效果，又可确保压力输出平稳，计量准确，根本上保障了产品质量，同时也具有吐出量和比例精确可调，工作稳定可靠，适用于连续生产的特点；
2. 本发明注胶系统与大气易于隔离，产品性能不受环境影响，注射的树脂一直都是“新胶”，保持有相同的固化特性；
3. 本发明制得的环氧绝缘芯棒产品中微气泡含量极少，机电性能优良。
附图说明
图1为全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺流程图。
图2为双组份环氧注胶系统示意图，图中1-触屏控制器，2-混合枪，3-电子控制柜，4-数字驱动器，5-枪托（选配），6-AB储料罐，7-自动循环系统，8-气液控制柜，9-电机和计量泵，10-高压输料管，11-清洗系统。
图3为静态混合器照片。
图4为静态混合器内混合单元体照片。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合附图及本发明的具体实施例进行详细描述。
实施例1
如图1全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺流程图所示，一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，具体步骤如下：
步骤一、玻纤定位：玻璃纤维通过导纱器定位和预成型后，进入连续树脂传递模塑模具中；
步骤二、智能配胶：环氧树脂和固化剂由供料泵装入双组份环氧树脂注胶系统（图2所示）的A、B储料罐（图2中6所示）内，储料罐分别带有搅拌和吸潮装置，保证原料的储放安全，环氧树脂和固化剂最佳配比比例的计算方法为根据每批次购买的环氧树脂和固化剂的环氧当量及酸酐当量计算出环氧树脂和固化剂的最优配比方案：w（酸酐）%=c×酸酐当量/环氧当量×100，其中c为修正系数，c=0.85，一般酸酐；将计算所得的环氧树脂和固化剂最佳配比比例输入双组份环氧树脂注胶系统中，系统中数字控制的计量泵（图2中9所示）会根据设置好的压力、流量和比例将原料经过输料管（图2中10所示）连续地注入到注射混合器中；
步骤三、在线混合：树脂原料的温度可由控制器（图2中1所示）设定，经过加热或者冷却，达到理想的反应条件，双组份树脂原料的输送和计量全部通过两套数字驱动控制的树脂计量泵（图2中9所示）实现；然后经过对撞混合和静态搅拌两次混合，使双组分原料充分混合在一起，注入注胶盒；对撞混合为在A、B输料管道中间分别安装一个高压计量泵（可达100 kg压力），两个高压计量泵以100 kg的压力向注射混合器中输入胶液，两种胶液在高压状态下对撞进行第一次的对撞混合；静态搅拌所用的静态混合器（图3所示）是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体（图4所示）改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的；
步骤四、注射：在连续树脂传递模塑模具的模具注胶仓中以稳定的高压和流量注入专用树脂及固化剂的混合物，使得玻璃纤维在连续树脂传递模塑模具中充分浸透和排除气泡；
步骤五、固化：注入专用树脂的高压为3 MPa，流量为40 g/min，在连续树脂传递模塑模具内树脂体系受热发生交联反应，黏度降低，黏滞阻力增加，并开始凝胶，进入凝胶区，逐渐变硬、收缩，并与模具脱离；树脂与纤维一起以相同的速度均匀向前移动，在固化区受热继续固化，并保证出模时达到规定的固化度，固化温度通常大于胶液放热峰的峰值，并使温度、凝胶时间和牵引速度相匹配，预热区温度应较低，温度分布的控制应使固化放热峰出现在模具中部靠后些，脱离点控制在模具中部，三段的温差控制在20～30℃，温度梯度不宜过大，经固化后制成玻璃纤维增强环氧绝缘芯棒；
步骤六、切割：固化后的环氧绝缘芯棒输送至切割机，切断成所需长度的芯棒产品。
实施例2
如图1全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺流程图所示，一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，具体步骤如下：
步骤一、玻纤定位：玻璃纤维通过导纱器定位和预成型后，进入连续树脂传递模塑模具中；
步骤二、智能配胶：环氧树脂和固化剂由供料泵装入双组份环氧树脂注胶系统（图2所示）的A、B储料罐（图2中6所示）内，储料罐分别带有搅拌和吸潮装置，保证原料的储放安全，环氧树脂和固化剂最佳配比比例的计算方法为根据每批次购买的环氧树脂和固化剂的环氧当量及酸酐当量计算出环氧树脂和固化剂的最优配比方案：w（酸酐）%=c×酸酐当量/环氧当量×100，其中c为修正系数，c=0.6，使用含氯酸酐或使用辛酸锡等有机金属盐；将计算所得的环氧树脂和固化剂最佳配比比例输入双组份环氧树脂注胶系统中，系统中数字控制的计量泵（图2中9所示）会根据设置好的压力、流量和比例将原料经过输料管（图2中10所示）连续地注入到注射混合器中；
步骤三、在线混合：树脂原料的温度可由控制器（图2中1所示）设定，经过加热或者冷却，达到理想的反应条件，双组份树脂原料的输送和计量全部通过两套数字驱动控制的树脂计量泵（图2中9所示）实现；然后经过对撞混合和静态搅拌两次混合，使双组分原料充分混合在一起，注入注胶盒；对撞混合为在A、B输料管道中间分别安装一个高压计量泵（可达100 kg压力），两个高压计量泵以100 kg的压力向注射混合器中输入胶液，两种胶液在高压状态下对撞进行第一次的对撞混合；静态搅拌所用的静态混合器（图3所示）是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体（图4所示）改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的；
步骤四、注射：在连续树脂传递模塑模具的模具注胶仓中以稳定的高压和流量注入专用树脂及固化剂的混合物，使得玻璃纤维在连续树脂传递模塑模具中充分浸透和排除气泡；
步骤五、固化：注入专用树脂的高压为4 MPa，流量为50 g/min，在连续树脂传递模塑模具内树脂体系受热发生交联反应，黏度降低，黏滞阻力增加，并开始凝胶，进入凝胶区，逐渐变硬、收缩，并与模具脱离；树脂与纤维一起以相同的速度均匀向前移动，在固化区受热继续固化，并保证出模时达到规定的固化度，固化温度通常大于胶液放热峰的峰值，并使温度、凝胶时间和牵引速度相匹配，预热区温度应较低，温度分布的控制应使固化放热峰出现在模具中部靠后些，脱离点控制在模具中部，三段的温差控制在20～30℃，温度梯度不宜过大，经固化后制成玻璃纤维增强环氧绝缘芯棒；
步骤六、切割：固化后的环氧绝缘芯棒输送至切割机，切断成所需长度的芯棒产品。
实施例3
如图1全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺流程图所示，一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，具体步骤如下：
步骤一、玻纤定位：玻璃纤维通过导纱器定位和预成型后，进入连续树脂传递模塑模具中；
步骤二、智能配胶：环氧树脂和固化剂由供料泵装入双组份环氧树脂注胶系统（图2所示）的A、B储料罐（图2中6所示）内，储料罐分别带有搅拌和吸潮装置，保证原料的储放安全，环氧树脂和固化剂最佳配比比例的计算方法为根据每批次购买的环氧树脂和固化剂的环氧当量及酸酐当量计算出环氧树脂和固化剂的最优配比方案：w（酸酐）%=c×酸酐当量/环氧当量×100，其中c为修正系数，c=0.8，使用叔胺和M（BF4）盐时；将计算所得的环氧树脂和固化剂最佳配比比例输入双组份环氧树脂注胶系统中，系统中数字控制的计量泵（图2中9所示）会根据设置好的压力、流量和比例将原料经过输料管（图2中10所示）连续地注入到注射混合器中；
步骤三、在线混合：树脂原料的温度可由控制器（图2中1所示）设定，经过加热或者冷却，达到理想的反应条件，双组份树脂原料的输送和计量全部通过两套数字驱动控制的树脂计量泵（图2中9所示）实现；然后经过对撞混合和静态搅拌两次混合，使双组分原料充分混合在一起，注入注胶盒；对撞混合为在A、B输料管道中间分别安装一个高压计量泵（可达100 kg压力），两个高压计量泵以100 kg的压力向注射混合器中输入胶液，两种胶液在高压状态下对撞进行第一次的对撞混合；静态搅拌所用的静态混合器（图3所示）是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体（图4所示）改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的；
步骤四、注射：在连续树脂传递模塑模具的模具注胶仓中以稳定的高压和流量注入专用树脂及固化剂的混合物，使得玻璃纤维在连续树脂传递模塑模具中充分浸透和排除气泡；
步骤五、固化：注入专用树脂的高压为5 MPa，流量为60 g/min，在连续树脂传递模塑模具内树脂体系受热发生交联反应，黏度降低，黏滞阻力增加，并开始凝胶，进入凝胶区，逐渐变硬、收缩，并与模具脱离；树脂与纤维一起以相同的速度均匀向前移动，在固化区受热继续固化，并保证出模时达到规定的固化度，固化温度通常大于胶液放热峰的峰值，并使温度、凝胶时间和牵引速度相匹配，预热区温度应较低，温度分布的控制应使固化放热峰出现在模具中部靠后些，脱离点控制在模具中部，三段的温差控制在20～30℃，温度梯度不宜过大，经固化后制成玻璃纤维增强环氧绝缘芯棒；
步骤六、切割：固化后的环氧绝缘芯棒输送至切割机，切断成所需长度的芯棒产品。
实施例4
如图1全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺流程图所示，一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，具体步骤如下：
步骤一、玻纤定位：玻璃纤维通过导纱器定位和预成型后，进入连续树脂传递模塑模具中；
步骤二、智能配胶：环氧树脂和固化剂由供料泵装入双组份环氧树脂注胶系统（图2所示）的A、B储料罐（图2中6所示）内，储料罐分别带有搅拌和吸潮装置，保证原料的储放安全，环氧树脂和固化剂最佳配比比例的计算方法为根据每批次购买的环氧树脂和固化剂的环氧当量及酸酐当量计算出环氧树脂和固化剂的最优配比方案：w（酸酐）%=c×酸酐当量/环氧当量×100，其中c为修正系数，c=1，使用叔胺做促进剂；将计算所得的环氧树脂和固化剂最佳配比比例输入双组份环氧树脂注胶系统中，系统中数字控制的计量泵（图2中9所示）会根据设置好的压力、流量和比例将原料经过输料管连续地注入到注射混合器中；
步骤三、在线混合：树脂原料的温度可由控制器（图2中1所示）设定，经过加热或者冷却，达到理想的反应条件，双组份树脂原料的输送和计量全部通过两套数字驱动控制的树脂计量泵（图2中9所示）实现；然后经过对撞混合和静态搅拌两次混合，使双组分原料充分混合在一起，注入注胶盒；对撞混合为在A、B输料管道中间分别安装一个高压计量泵（可达100 kg压力），两个高压计量泵以100 kg的压力向注射混合器中输入胶液，两种胶液在高压状态下对撞进行第一次的对撞混合；静态搅拌所用的静态混合器（图3所示）是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体（图4所示）改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的；
步骤四、注射：在连续树脂传递模塑模具的模具注胶仓中以稳定的高压和流量注入专用树脂及固化剂的混合物，使得玻璃纤维在连续树脂传递模塑模具中充分浸透和排除气泡；
步骤五、固化：注入专用树脂的高压为4.5 MPa，流量为55 g/min，在连续树脂传递模塑模具内树脂体系受热发生交联反应，黏度降低，黏滞阻力增加，并开始凝胶，进入凝胶区，逐渐变硬、收缩，并与模具脱离；树脂与纤维一起以相同的速度均匀向前移动，在固化区受热继续固化，并保证出模时达到规定的固化度，固化温度通常大于胶液放热峰的峰值，并使温度、凝胶时间和牵引速度相匹配，预热区温度应较低，温度分布的控制应使固化放热峰出现在模具中部靠后些，脱离点控制在模具中部，三段的温差控制在20～30℃，温度梯度不宜过大，经固化后制成玻璃纤维增强环氧绝缘芯棒；
步骤六、切割：固化后的环氧绝缘芯棒输送至切割机，切断成所需长度的芯棒产品。
本发明提供的全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺整个配胶、搅拌混合、注胶过程都用双组份环氧注胶系统来实现，无需人工操作，节省了一倍以上的人工；树脂与大气容易隔离，产品性能不易受环境影响，对酸酐固化环氧树脂来说意义重大；工艺简单、生产效率高、所制得产品机电性能优越，气孔率低于0.02%，拉伸强度可达1500MPa，常温弯曲强度可达1300 MPa，热态弯曲强度（150 ℃）可达350 MPa，冲击强度可达450KJ/m2，体积电阻率远远大于1.0×1010Ω▪m，水扩散泄露电流远远低于50 μA，质量稳定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，具体步骤如下：
步骤一、玻纤定位：玻璃纤维通过导纱器定位和预成型后，进入连续树脂传递模塑模具中；
步骤二、智能配胶：环氧树脂和固化剂由供料泵装入双组份环氧树脂注胶系统的A、B储料罐内，储料罐分别带有搅拌和吸潮装置，保证原料的储放安全，将计算所得的环氧树脂和固化剂最佳配比比例输入双组份环氧树脂注胶系统中，系统中数字控制的计量泵会根据设置好的压力、流量和比例将原料经过输料管连续地注入到注射混合器中；
步骤三、在线混合：树脂原料的温度可由控制器设定，经过加热或者冷却，达到理想的反应条件，然后经过对撞混合和静态搅拌两次混合，使双组分原料充分混合在一起，注入注胶盒；
步骤四、注射：在连续树脂传递模塑模具的模具注胶仓中以稳定的高压和流量注入专用树脂及固化剂的混合物，使得玻璃纤维在连续树脂传递模塑模具中充分浸透和排除气泡；
步骤五、固化：注入专用树脂的高压为3-5 MPa，流量为40-60 g/min，在连续树脂传递模塑模具内树脂体系受热发生交联反应，黏度降低，黏滞阻力增加，并开始凝胶，进入凝胶区，逐渐变硬、收缩，并与模具脱离；树脂与纤维一起以相同的速度均匀向前移动，在固化区受热继续固化，并保证出模时达到规定的固化度，经固化后制成玻璃纤维增强环氧绝缘芯棒；
步骤六、切割：固化后的环氧绝缘芯棒输送至切割机，切断成所需长度的芯棒产品。
2.根据权利要求1所述的一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，其特征在于，步骤二中环氧树脂和固化剂最佳配比比例的计算方法为根据每批次购买的环氧树脂和固化剂的环氧当量及酸酐当量计算出环氧树脂和固化剂的最优配比方案：w（酸酐）%=c×酸酐当量/环氧当量×100，其中c为修正系数，需求不同时采用不同的树脂。
3.根据权利要求1所述的一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，其特征在于，步骤三中在线混合就是双组份树脂原料的输送和计量全部通过两套数字驱动控制的树脂计量泵实现。
4.根据权利要求1所述的一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，其特征在于，步骤三中所述对撞混合为在A、B输料管道中间分别安装一个高压计量泵，两个高压计量泵以100 kg的压力向注射混合器中输入胶液，两种胶液在高压状态下对撞进行第一次的对撞混合。
5.根据权利要求1所述的一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，其特征在于，步骤三中所述静态搅拌所用的设备为静态混合器。
6.根据权利要求1所述的一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，其特征在于，步骤五中固化采用分阶段固化，分为预热区、胶凝区和固化区；温度通常大于胶液放热峰的峰值，并使温度、凝胶时间和牵引速度相匹配，预热区温度应较低，温度分布的控制应使固化放热峰出现在模具中部靠后，脱离点控制在模具中部，三段的温差控制在20～30℃。
7.根据权利要求1所述的一种全自动智能配胶在线混合环氧绝缘芯棒注射拉挤工艺，其特征在于，步骤六中所述的输送是在固化加热装置与切割机之间设置的牵引机的牵引下动态连续进行。
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